Stranggiesskokille

Abstract

 Eine Kokille für eine Metallschmelze, die aus elektrisch leitfähigen, die Metallschmelze umschließenden Wandelementen (2,3) gebildet ist, ermöglicht bei geringerem Energieaufwand dadurch ein wirkungsvolles induktives Rühren der Metallschmelze, daß jedes Wandelement (2,3) gegenüber den ihm benachbarten Wandelementen (2,3) elektrisch isoliert ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Gießkokille für Metallschmelzen, die aus elektrisch leitfähigen, die Metallschmelze umschließenden Wandelementen gebildet ist.

[0002] Derartige Gießkokillen werden beispielsweise beim Stranggießen von Stahl verwendet. In der Kokille erstarrt die Schmelze, während gleichzeitig der erstarrte Stahl fortlaufend aus der Kokille abgezogen wird. Die Gefügebildung während des Erstarrens kann dabei dadurch positiv beeinflußt werden, daß die Schmelze einem induktiven Rührvorgang unterworfen wird. Zu diesem Zweck wird die Schmelze einem zeitlich und räumlich sich ändernen magnetischen Feld ausgesetzt, durch das ein magnetisches Drehfeld in der Schmelze erzeugt wird. Dieses übt auf die Schmelze ein Drehmoment aus, durch das die Schmelze "gerührt" wird.

[0003] Die Arbeitsweise solcher induktiver Rührer ist vergleichbar mit der Arbeitsweise eines Asynchronmotors. Die das erzeugte Drehmoment bestimmenden, nach dem Induktionsgesetz transformatorisch übertragenen miteinander verketteten Größen (magnetisches Feld und elektrischer Strom), werden dabei berührungslos über ein magnetisches Drehfeld durch die die Schmelze umgebenden Kokille auf das flüssige Metall übertragen.

[0004] Ein Problem beim induktiven Rühren besteht darin, daß das von der Rührvorrichtung erzeugte magnetische Drehfeld nicht allein auf die Schmelze sondern auch auf alle anderen Metallteile wirkt, die in seinem Wirkungsbereich angeordnet sind. Dies hat zur Folge, daß zunächst nur die die Schmelze umgebende Kokille der vollen Wirkung der magnetischen Induktion ausgesetzt ist. Da diese Kokille aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit einen geschlossenen Leiterkreis bildet, fließt in der Kokille, sobald diese einem magnetischen Drehfeld ausgesetzt ist, ein Induktionsstrom, durch den wiederum ein Magnetfeld entsteht.

[0005] Dieses zweite dem von der Rührvorrichtung erzeugten Primärmagnetfeld entgegen gerichtete Gegenmagnetfeld hebt die Wirkung des Primärfeldes teilweise auf, so daß letztlich in der Metallschmelze nur noch ein Bruchteil der ursprünglich erzeugten magnetischen Induktion wirkt. Die die Schmelze umgebende Gußform schirmt somit die Schmelze gegen die gewünschte Wirkung des von der Vorrichtung erzeugten magnetischen Feldes ab. Besonders stark ist die abschirmende Wirkung der Kokille beim Rühren von Stahlschmelze während des Stranggießens von Stahl, da die beim Stranggießen verwendete, in der Regel aus Kupfer bestehende Kokille eine besonders große Leitfähigkeit aufweist.

[0006] Es ist bekannt, daß die abschirmende Wirkung der Kokille im wesentlichen von der Frequenz des Drehfeldes, der Geometrie der Kokille und der elektrischen Leitfähigkeit des Kokillenmaterials abhängt. Da die zwei letztgenannten Größen in der Regel fest vorgegeben sind, wird in der Praxis versucht, durch eine Senkung der Frequenz des magnetischen Drehfeldes dessen Eindringtiefe zu vergrößern und damit den Abschirmeffekt der Kokille zu mindern. Der Nachteil dieser Maßnahme besteht jedoch darin, daß durch die Verringerung der Frequenz des Drehfeldes auch die gewünschte Bewegung in der Schmelze vermindert wird. Dies hat z.B. eine Verminderung der Qualitätsverbesserung des entsprechend behandelten Stahls zur Folge. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Stärke des magnetischen Feldes zu erhöhen. Dies bringt jedoch einen hohen Energieaufwand und damit einhergehende hohe Betriebskosten mit sich.

[0007] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kokille zu schaffen, die bei geringerem Energieaufwand ein wirkungsvolles induktives Rühren der Metallschmelze erlaubt.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Wandelement der Kokille gegenüber den ihm benachbarten Wandelementen elektrisch isoliert ist. Auf diese Weise stellt die die Schmelze umgebende Kokille keinen geschlossenen Leiter mehr dar, so daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Kokille kein Induktionsstrom mehr fließt. Dies hat eine gegenüber dem bekannten Stand der Technik starke Reduzierung des in der Kokille erzeugten magnetischen Gegenfeldes zur Folge, so daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kokille in einer induktiven Rührvorrichtung das von dieser erzeugte Primärmagnetfeld bis auf geringe Verluste mit seiner vollen Leistung unmittelbar auf die Schmelze einwirkt.

[0009] Da die Kokille nahezu keinen Einfluß mehr die Wirkung des Primärmagnetfeldes hat, kann ohne die Gefahr zusätzlicher Verluste die Frequenz und damit die Umlaufgeschwindigkeit des von der Rührvorrichtung erzeugten Drehfeldes erhöht werden. Hierdurch wird die Wirksamkeit des induktiven Rührens erhöht.

[0010] Darüber hinaus ist der Energiebedarf einer mit der erfindungsgemäßen Gießkokille ausgestatteten Rührvorrichtung aufgrund der verminderten Verluste gegenüber den herkömmlich ausgestatteten Vorrichtungen verringert. Auf diese Weise können bei unveränderter Geometrie der Gießkokille zur Versorgung der Vorrichtung, die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Form betrieben wird, leistungsschwächere und somit kostengünstige Transformatoren und Frequenz-Umrichter eingesetzt werden. Genauso können die Querschnitte der eingesetzten Kabel aufgrund der geringen benötigten elektrischen Leistung verringert werden, was zu vermindertem Materialbedarf und damit zu einer Kostenersparnis führt. Die mit einer Verminderung der erforderlichen elektrischen Leistung einhergehende Verringerung der Leistungsdichte in der Rührspule der Rührvorrichtung hat zudem positive Auswirkungen auf deren Lebensdauer.

[0011] Bei unveränderter Leistung der Rührvorrichtung können dagegen aufgrund der geringen Abschirmwirkung der Gießkokille ihre Wandstärken vergrößert werden. Das führt zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Gießkokille.

[0012] Schließlich ist es bei einem induktiven Rührer, der zusammen mit der erfindungsgemäßen Gießkokille betrieben wird, nicht mehr erforderlich, den Rührstrom an den Verschleißzustand der Wandelemente anzupassen. Die Wandstärke der Wandelemente der Kokille hat nämlich dann nahezu keinen Einfluß auf deren Abschirmwirkung mehr. Fehler, die beim bekannten Stand der Technik durch ein verspätetes Nachregeln des von dem Rührer erzeugten Magnetfeldes verursacht werden, können auf diese Weise vermieden werden. Dies bringt erhebliche Vorteile bei der Sicherung eine gleichbleibenden guten Qualität der bearbeiteten Schmelze mit sich.

[0013] Die erfindungsgemäße Kokille ist vor allem als Stranggießkokille geeignet.

[0014] Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert.

[0015] Die Figur zeigt in perspektivischer Ansicht eine wassergekühlte Gießkokille 1, für das Stranggießen von Stahl. Sie ist dabei von dem Rührer umschlossen, der ein auf die Schmelze einwirkendes elektromagnetisches Feld erzeugt. Die Gießkokille ist aus vier formschlüssig zusammengesetzten, plattenförmigen Wandelementen 2 gebildet, welche die in die Kokille eingegossene Stählschmelze umschließen. Die Wandelemente 2,3 sind durch Isolierpapier 4, das in die Fugen 5 zwischen den Wandelementen 2 eingelegt ist, gegeneinander elektrisch isoliert. Auf diese Weise wird das Entstehen eines ein Gegenfeld zu dem von dem Rührer erzeugten Primärmagnetfeld verhindert. Das Primärmagnetfeld kann so mit nahezu voller Stärke während des Erstarrens auf die Schmelze einwirken.

Ansprüche

1. Kokille für eine Metallschmelze, die aus elektrisch leitfähigen, die Metallschmelze umschließenden Wandelementen (2,3) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
jedes Wandelement (2) gegenüber den ihm benachbarten Wandelementen (3) elektrisch isoliert ist.

2. Kokille nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung zwischen den Wandelementen (2,3) durch zwischen die Wandelemente (2,3) gelegtes Isolierpapier (4) gebildet ist.

3. Verwendung der Kokille nach Anspruch 1 oder 2 als Stranggießkokille in Verbindung mit einem elektromagnetischen Rühren beim Stranggießen von Stahl.

Zeichnung